人工智能技术在高职院校专业课教学中的实践及发展模式研究

张瑞 范书恒

摘要人工智能技术的出现，深刻影响着各行各业。教育事业也不例外，发展人工智能教育模式已经成为新的教育发展方向。特别是高职院校，因为其教学特性，尤其适合引入人工智能技术。如何在高职院校专业课教学实践中运用人工智能技术，并发展相对应的教学模式，成为高职院校需要思考的问题。本文将从人工智能技术的定义、发展、应用于教学的重要性、存在的问题和教学实践这几方面展开论述。

关键词 高职院校 人工智能技术 专业课教学 教学实践

中图分类号：G712文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.16.004

Research on the Practice and Development Mode of Artificial Intelligence TechnologyintheTeachingofProfessional CoursesinHigherVocationalColleges

ZHANG Rui， FAN Shuheng

（Hebei Vocational College of Rail Transportation， Shijiazhuang， Hebei 050051）

AbstractThe emergence of artificial intelligence technology has a profound impact on all walks of life. Education is no exception， and the development of artificial intelligence education mode has become a new direction of education development. Especially in higher vocational colleges， because of its teaching characteristics， it is especially suitable to introduce artificial intelligence technology. How to use artificial intelligence technology in the teaching practice of professional courses in Higher Vocational Colleges and develop corresponding teaching mode has become a problem that higher vocational colleges need to think about. This paper will discuss the definition， development， importance of application in teaching， existing problems and teaching practice of artificial intelligence technology.

Keywordshigher vocational college； artificial intelligence technology； professional course teaching； teaching practice

1人工智能技術的定义和发展

人工智能技术是一门新的技术科学，属于计算机科学的分支。其主要用于研究、开发用于模仿、延伸、和扩展人的智能的理论、方法、技术和应用系统。[1]人工智能是一门内容十分广泛的学科，包含各个领域。人工智能技术的发展方向就是利用机器帮助人类完成一些人类难以完成的工作。未来将会产生各种人工智能的产品，进入人们的日常生活，协助人们生活、工作等。

回顾人工智能技术的发展，如大部分新兴技术一般，经历了一个曲折漫长的时期。1956年，麦卡锡、明斯基等科学家在美国达特茅斯学员开会时，提出了“人工智能”概念，人工智能技术也成了一个专业学科。随后人工智能技术发展至今，经历了六个发展阶段，包括起步发展期、反思发展期、应用发展期、低迷发展期、稳步发展期和蓬勃发展期。总的来说，人工智能技术经历了发展和反思的过程，目前正在不断向前发展。发展至今，人工智能技术在专业人工智能上已经得到了重要突破，但在通用人工智能方面还处于起步阶段。[2]关于人工智能方面的创新创业非常火爆，人工智能的社会影响力在不断提升。在发展方向上，创新生态布局已经成为人工智能产业发展的重要方向。以上是人工智能技术总体的发展。在高职院校教学上，随着国务院相关文件提出要完善人工智能教育体系、培养人工智能人才的要求，高职院校就开始重视人工智能技术的引入。几年发展下来，高职院校人工智能模式初步建立，但是在教学实践中还是遇到了一些问题，阻碍了继续发展的进程。

2人工智能技术在高职院校教学实践中存在的问题

2.1课程体系不完善

将人工智能技术运用到高职院校教学中，建立人工智能教育模式，需要配套与其相适应的人工智能课程。但是，在目前高职院校的课程中，人工智能方面的内容很少，没有体现出人工智能技术的运用。人工智能技术的引入，就是要改变传统学科教学的方法和手段，创新教学方式，实现专业教学的突破。如果只把人工智能技术单纯当作一个辅助工具，使不使用都无所谓，那么就没办法体现人工智能技术的优势，也就丧失了引入教学的意义。因此，高职院校在教学过程中，需要深刻理解和把握人工智能技术的特点，并依据各学科特性，挖掘学科可以与人工智能技术相结合的资源，并在课程中体现出来，增强课程的丰富性和生动性，促进专业教学的发展。[3]

2.2教学方法太落后

人工智能技术引入高职院校教学后，教师理应根据人工智能技术特点，改變自己的教学方式和手段，创新教学方法。但是，由于许多高职院校教师不了解人工智能技术，不知道人工智能技术在教学中如何运用，没有与时俱进，不断学习新技术和新的教育方法的能力。所以就造成了人工智能技术虽然引入了，但是教师还在使用传统教学方法的窘境。因此，高职院校教师需要尽快熟悉人工智能技术，分析人工智能技术的特点，思考如何在专业课程中使用人工智能技术，创新自己的教学方法，促进专业教学的发展。

2.3基础设施不完善

人工智能技术作为计算机科学，在使用时需要借助包括计算机在内的各种载体。因此，将人工智能技术运用于高职院校教学实践，需要完善各种基础设施，提供人工智能技术的载体。但是，目前许多高职院校的基础设施并不完善，无法在各个专业教学中进行使用。一来是因为高职院校资金有限，人工智能技术相关的基础设施建设成本较高，所以只能建设一部分。二来是高职院校不够重视，在资金充足的情况下，没有考虑完善人工智能技术的基础设施，而是将资金用在他处。所以，这两方面原因造成了目前人工智能技术在高职院校教学实践中，存在因为基础设施完善而无法实施的问题。[4]

3人工智能技术在高职院校专业课教学中的实践策略和发展方向

3.1创新专业课教学方式

传统的高职院校专业课教学，在理论教学时过于枯燥，学习资源单一，学生只能被动听讲，课堂没有延伸性，也缺乏趣味性。所以，学生难以对课堂产生兴趣，没有学习理论知识的积极性，课堂效率不高，课堂效果不好。而引入人工智能技术，教师可以利用人工智能平台寻找与课程相关的教育资源，并让平台对资源进行整合，通过多媒体设施展现给学生。这样，课堂的内容就会得到延伸，学生的兴趣也会被调动，会产生学习的积极性。

比如“铁路货运组织”课程中有一章是《铁路货运基本条件》，主要讲述货物运输的基本规章制度、合同法规、保价运输与运输保险、货物运到期限和货物运输种类。这些知识都是一些较为枯燥的理论知识，学生如果只是通过文字的形式进行理解，很容易产生厌倦心理，听一会老师的讲解注意力就会不集中，知识也难以让学生接收。所以，需要改变一下教学形式。

在准备课件时，为了寻找与铁路货运基本条件相关的教学资源，教师可以利用人工智能的“自然语言处理”功能，识别出课本中重点要讲的内容，形成一个个关键词。比如货物运输合同法规、货物运输种类等等。然后，将这些关键词上传到人工智能平台，利用人工智能平台筛选出与这些内容符合的一些教学资源。之后，教师从中挑选一些除文字之外的教学资源，比如教学视频、教学动画、教学音频等，这些资源比较生动，容易引起学生的好奇。而且，教师还可以利用人工智能平台，在播放中间适时加入一些问题，引出后面的内容。

课前，利用智能平台让学生观看一个铁路货物运输人员的一段工作情境视频。然后在学生看到中间时，平台会自动停止播放，提出一个问题，“你知道视频中涉及哪些知识吗？”之后，教师再正式开始课堂的讲述。因为学生在观看过程中已经集中了注意力，对于视频中的内容产生了兴趣。所以，接下来学生的听讲会认真，注意力不容易分散。教师讲完视频中的一些铁路货物运输知识后，再让学生继续观看，这样学生既能够加深知识，又觉得有趣。

高职院校的其他专业课教学也可以采用这种方式，利用人工智能技术抽取课程关键词，筛选教学资源，设置问题，激发学生的学习兴趣，增加课程的广度和趣味。

3.2重视教学的反馈测评

在专业教学中，对于学生学习情况的反馈和测评是很重要，这也是检测学生学习成果，帮助学生进步的重要渠道。而传统的测评，由于教师人力有限，没有办法对学生进行长时间的全方位的测评，所以只能单一地通过测试成绩来进行测评。但是，这种测评具有明显的不全面性，没有办法全面地反映学生的学习情况。而利用人工智能技术能够通过各种方式搜集学生学习信息，实现全面的、长期的测评。

比如“铁路货运组织”课程中有一章是《铁路货物运输的基本作业》，主要讲述铁路货物的发送、途中及到达作业的基本内容及工作程序。这章包含五节。由于内容是具体的操作流程，所以还是要让学生去具体操作。教师在讲完每节的知识后，可以带学生去智能化教室，利用智能化平台给学生创作一个铁路货物作业游戏，学生需要操作屏幕中的小人物去进行操作，如果操作失败就要重新开始。在学生操作游戏的过程中，智能平台会记录学生的操作情况。每节课针对不同的内容，设置不同的操作小游戏。几节下来，教师可以通过智能平台查询学生的操作情况，了解学生操作失误的地方，掌握每个学生对于理论的掌握程度。然后对学生进行反馈，做出客观全面的评价。这种测评就是全面的，通过几次操作作业，真实反映出学生的学习情况，而不是单纯地一次性试卷评价。

其他专业课也可以这样，利用人工智能平台，设置多次教学任务，记录和分析学生情况，最后得出最客观、最综合的评价。

3.3创造交互式教学环境

人工智能教育模式与传统教育模式最大的一个区别就是实现人机的及时互动，能够创造出交互式的教学环境。传统的教学过程中，教师与学生缺乏互动，如果学生不主动提问，教师很难发现学生学习中的问题。而人工智能技术不一样，人工智能技术能够通过智能平台，创造出专属于学生个人的机器人物，机器人物能够跟学生进行语言的互动，并能够辅助学生学习，给学生解决问题。

比如“铁路货运组织”课程中有一章是《货场管理》，主要是讲述货场计划管理、作业管理、设备管理、安全管理。在学习时，教师先讲述基本理论知识，然后带学生到智能化教室。每个学生面前都会有计算机，学生登录智能平台，平台会出现一个虚拟机器人，机器人能够跟学生进行交流。之后，教师让学生点击测试环节，学生会进入一个具体的环境，画面上是类似于货场的现场，学生成了货场的管理人，屏幕中的机器人代替学生进行操作。学生口述让机器人在货场对设备进行管理，在管理过程中，机器人会点出学生的管理错误，也会鼓励学生。最后，一起完成测试环节。这样，机器人就成了学生学习的朋友，学生会很乐于向机器人倾诉学习问题。[5]

其他专业课也可以借鉴这种方式，給学生创造一个交互式的教学环境，让学生和虚拟人物实现人机互动。通过虚拟人物挖掘学生学习问题，同时通过虚拟人物的陪伴，鼓励学生继续学习。

3.4提供个性化针对教学

如上文所讲，人工智能技术的一个重大优势就是可以实现因材施教，进行针对教学。这也是传统教学模式所不能做到的。人工智能平台具备强大的信息收集和分析能力，能够根据学生在智能平台上的问题回答情况，迅速掌握学生学习情况。然后，根据不同学生的情况，推荐不同的学习资源。

比如在“铁路货运组织”课程中有一章是《铁路货物运输费用》，主要讲述货物运价制度和内容，确定运输费用。教师在讲完理论知识后，可以在学习软件上发布与理论知识相关的测试问题，让学生课下去完成这些问题。在学生回答问题过程中，学习软件会记录学生答案。在回答完毕后，向学生展示错误题目，并标明错误题目涉及的理论知识，推荐相应的教学资源给学生。这样，学生就能够体会到“一对一”教学，能够针对性的解决学生的问题。

利用好人工智能技术支撑下的一些学习软件，能够让平台代替老师，帮助学生进行自主学习。针对不同学生的不同情况，平台会智能化地提出不同的解决方案。这就是“智能化”的教学，也是针对性的教学。

综上所述，人工智能技术在高职院校中已经得到了使用，但还是存在一些问题。包括课程体系不完善、教学方式太落后、基础设施不完善。尽管存在这些问题，但是人工智能技术在教学中的应用具备很大的优势，包括缓解教师教学压力、增强教学的针对性、突出专业教学特色、促进专业实践教学。在具体教学中运用人工智能技术的实践措施是创新专业课教学方式、重视教学的反馈与测评、创造交互式教学环境、提高个性化针对教学。通过本文的论述，希望能够给人工智能技术在高职院校专业课教学中的实践及发展模式提供一些思路。

本文系2020年度河北省教育科学研究“十三五”规划课题一般资助课题《人工智能技术在高职院校专业课教学中的应用与发展研究》课题编号：2003098研究成果

参考文献

[1]温鉴，刘丽.人工智能时代背景下“技能大赛”引领高职院校会计专业教学改革研究[J].南宁职业技术学院学报，2020，v.25；No.123（04）： 38-42.

[2]邓慧.“大数据”与“人工智能”结合技术在高职英语课堂中的应用研究[J].科技创新导报，2020，v.17；No.508（04）：190，192.

[3]张静.基于现代信息技术的新型教学模式改革实践[J].新课程研究旬刊，2019，000（005）：91-92.

[4]李志刚.高职院校新能源汽车技术专业“机器视觉”课程教学方法探索[J].江苏科技信息，2020，v.37；No.648（27）：87-90.

[5]王雅婷.人工智能背景下高职院校《会计核算》课程教学改革探索[J].产业与科技论坛，2020，019（005）：179-180.